京玉发电烟囱防腐方案选择及工艺介绍--李生堂

京玉发电烟囱防腐方案选择及工艺介绍李生堂（山西京玉发电有限责任公司，山西037200）【摘要】:本文主要对烟囱防腐方案的选择进行了说明，并对钛复合钢板烟囱内筒的施工工艺进行了介绍。【关键词】：烟囱防腐钛复合钢板工艺1工程概况随着山西京玉发电有限责任公司建设2×300MW循环流化床锅炉空冷机组，燃煤是由山西省右玉县元堡煤业有限责任公司供给的煤矸石和中煤，设计煤种硫含量为2.17%，属于高硫煤，为保证排放达标，采用炉内循环流化床脱硫和炉外石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺相结合的两级脱硫工艺。湿法烟气脱硫工艺采用一炉一塔脱硫装置，不设GGH，净烟气的温度为45～52℃左右，并且在烟囱前为正压(约200Pa)，因此烟气对烟囱的腐蚀性和渗透性大为增强。烟囱设计采用两台炉合用一个套筒烟囱，外筒为钢筋混凝土筒壁，高为205m，出口直径为9.6m。内筒为悬吊式单管内筒，高为210m，直径为7.1m。目前工程进展：烟囱钢内筒已经施工到顶，正在进行烟道口及导流板的制作、安装，预计7月底投运。。2京玉发电公司烟囱防腐方案选择说明针对烟气含水率高，烟温低，腐蚀性大的特点，我们调研了大量的防腐类型，最终将目标选定在APC杂化聚合结构层防腐、玻璃钢内筒防腐、钛复合钢板防腐这三种方案上面，对这三种方案的防腐性能，施工周期，工程造价等进行了综合的比选。方案一、APC杂化聚合结构层防腐APC杂化聚合结构层是一种有机-无机合成的环硅为成膜物双组分杂化聚合材料，纤维含量（重量比）为20±5％，分层喷涂在钢内筒壁上，厚度约5mm左右。该防腐具有如下特点：1、耐强腐蚀：APC杂化聚合结构层使用的环硅杂化聚合物是由700多个交联点形成的高交联密度环状立体空间结构，其结构中不含有羟基、酯基等薄弱基团，分子结构之间只通过醚键相连。因此，具有极佳的耐热性、耐腐蚀性与柔韧性。2、低吸水（酸）率与高抗渗性：APC杂化聚合结构层吸水率仅为0.23%；水蒸汽渗透系数为3.9×10-4g.cm/(m2.24hrs.mmHg)；40℃～80℃～160℃硫酸/盐酸加速交替腐蚀试验1200h。杂化聚合物本身致密的网络结构配合纳米级封孔面层的迷宫效应，有效抵制高温酸液(汽)的腐蚀渗透。3、高耐磨性：有机-无机杂化聚合物分子链上的金属及无机元素使APC杂化聚合物结构层具有优异的强度与抗高温烟气冲刷，耐磨性为25mg(1000r)。4、耐高温与抗温变性：APC杂化聚合物的玻璃化温度高达200℃，热变形温度大于200℃，经过-30℃～80℃～180℃冷热交变后仍能保持很好的结构强度。5、平均线性膨胀系数:APC杂化聚合结构层线性膨胀系数为1.1×10-5,与钢铁(1.0-1.2×10-5)、混凝土（1.0-1.5×10-5）、耐火砖（0.5-1.0×10-5）十分接近，其可随基体材料的变形而产生相应的形变，避免产生内应力。6、高粘接性能：APC杂化聚合结构材料与钢铁、混凝土的粘接强度均大于10MPa，与耐火砖的粘接强度大于9MPa。高粘接性使APC杂化聚合结构材料与各种基体结合成为一个整体。7、高耐久性：APC杂化聚合结构层经过50℃、80℃硫酸浸泡、180℃热老化后无变化。根据腐蚀及热老化数据、半衰期计算等推算其使用寿命高于20年。8、阻燃性：材料本身氧指数不低于23，配合阻燃剂及杂化材料氧指数不低于27。9、良好的施工性：APC杂化聚合结构材料采用专用杂喷设备进行连续机械化施工，施工效率高；可常温固化，一次施工厚度达3mm，避免人为因素造成的隐患。采用机械化一次喷铸成型，避免了人工操作造成质量不一致，整体一致性强。施工工序各种检测仪器齐全，对保证质量有可靠监察手段。10、APC杂化聚合结构层如出现意外破损，维修极为方便可靠，维修时间短，维修后无搭接缝，与原结构一致。APC杂化聚合结构层防腐烟囱投资：钢内筒材料275万元钢内筒制作安装170万元APC杂化聚合结构层防腐608万元外筒壁保温防腐135万元烟囱投资合计：1188万元施工工期约四个月APC杂化聚合结构层烟囱防腐工艺理论上很好，由于此前并没有在电力企业湿法脱硫烟囱防腐工程上大规模、长时间应用的业绩，在绥中电厂烟囱防腐中的部分应用面积小，与大规模应用差距很大，在漳山电厂的应用属于首次工业示范，属于试验研究性质，不确定因素较多，而且当时我公司工期非常紧迫，可供其施工的时间三个月左右，其施工周期也不能满足我公司要求，因此没有采用该防腐工艺。方案二、玻璃钢内筒玻璃钢有如下特性。（1）轻质高强相对密度在1.5~2.0之间，只有碳钢的1/4~1/5，可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。因此，在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中，都具有卓越成效。某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。（2）耐腐蚀性能好玻璃钢是良好的耐腐材料，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。已应用到化工防腐的各个方面，正在取代碳钢、不锈钢、木材、有色金属等。（3）电性能好是优良的绝缘材料，用来制造绝缘体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好，已广泛用于雷达天线罩。（4）热性能良好玻璃钢热导率低，室温下为1.25~1.67kJ/（m•h•K），只有金属的1/100~1/1000，是优良的绝热材料。在瞬时超高温情况下，是理想的热防护和耐烧蚀材料，能保护宇宙飞行器在2000℃以上承受高速气流的冲刷。（5）可设计性好①可以根据需要，灵活地设计出各种结构产品，来满足使用要求，可以使产品有很好的整体性。②可以充分选择材料来满足产品的性能，如：可以设计出耐腐的，耐瞬时高温的、产品某方向上有特别高强度的、介电性好的，等等。（6）工艺性优良①可以根据产品的形状、技术要求、用途及数量来灵活地选择成型工艺。②工艺简单，可以一次成型，经济效果突出，尤其对形状复杂、不易成型的数量少的产品，更突出它的工艺优越性玻璃钢烟囱造价：材料以及制作、安装费用1280万元由于玻璃钢保温性能较好，烟囱内筒外壁不需要做保温烟囱投资合计：1280工期：施工工期受环境温度影响较大，当环境温度低于0℃时，玻璃钢固化时间大大延缓，整体工期约需要6.5月，当温度保证在0℃以上，可在5个月完成安装。基于玻璃钢优良的防腐性能，目前国内在小型锅炉烟囱中得到了广泛使用，但在同类型火电机组烟囱中，目前还没有应用业绩，且其施工工期较长，不能满足我公司要求，因此没有采用该方案。方案三、钛钢复合板内衬钛本质是活性金属，其平衡电位很低，在介质中的热力学腐蚀倾向大，能在常温下生成保护性很强的氧化膜而具有非常优良的耐蚀性能，在低浓度酸液和常温静态环境（烟气温度50℃左右，酸浓度＜10%）下使用最有利。目前湿法脱硫工艺烟囱内筒多采用爆炸-钛钢复合板（钛板厚1.2mm）作内衬。国内较多电厂采用了该防腐工艺，山西长治武乡电厂、国电长治热电厂都采用了此防腐工艺。武乡电厂已投入运行四年，没有发现问题。经过调研，国内较多电厂采用了此防腐工艺，生产运行周期都比较长，出现的问题较少。烟囱采用钛复合钢板，烟囱投资：钛复合钢板内筒材料960万元钢内筒制作安装200万元外筒壁保温防腐150万元烟囱投资合计：1310万元施工工期约3个月由于钛钢复合板防腐性能较好，在国内外有比较成熟的应用，而且近期钛材料价格较低，采用钛复合板钢内筒烟囱防腐方案性价比较为突出，其施工周期也可以满足我公司工期紧迫的要求，因此，我公司最终采用了钛复合钢板内筒防腐方案。。3京玉发电公司钛复合钢板钢内筒介绍1、烟囱内筒参数：直径7.1米，高度210米，内表面积4681.74平方米2、烟囱内筒材质，钛复合钢板，钛厚度1.2mm，具体如下：序号规格材质部位1（10+1.2）mm钛-钢复合板193—210m2（20+1.2）mm钛-钢复合板188—193m3（8+1.2）mm钛-钢复合板40—188m4（10+1.2）mm钛-钢复合板35—40m5（12+1.2）mm钛-钢复合板0—35m3、施工工艺：采用外顶升施工，每带板由三块板围成，拼板完成后，首先将基材焊接完毕，打磨平整，然后在内壁接缝处压钛条，与上下壁板的钛材搭接满焊，开始进行顶升，顶升至下部空间满足拼板要求时，开始进行下一带板的拼板，如此循环，直至钢内筒到顶，然后焊接吊挂、止晃点，安装烟道口以及导流板。外壁为Q235钢板，采用普通电焊焊接，内壁为钛板，采用氩弧焊焊接。内筒制作工序流程厂家订货（下料、打坡口）----内筒顶升基础施工----顶升设备安装调试-----压头、卷制----喷砂除锈----刷漆验收、外运-----卷板运至内筒安装位置----三片板组合成单节钢筒-----校正圆弧度-----纵、横向缝焊接-----安装加劲环-----焊接检验----钢内筒顶升----重复以上工序至钢筒完成-----保温层施工-----顶升设备拆除-----安装烟道接口法兰----导流板安装-----钢内烟道安装4、结束语综上所述，在目前钛材价格相对比较便宜的情况下，采用钛复合钢板烟囱内筒，具有防腐性能优良，性价比高，施工工艺简单，质量易于控制的特点。参考文献：《京玉发电烟囱钢内筒施工作业指导书》《APC杂化聚合结构层防腐说明》作者简介：李生堂，男，1975年09月出生，现为山西京玉发电有限责任公司工程部锅炉专工。